本文主要來源于中國慕課大學《光伏發(fā)電工程技術(shù)》學習筆記

一、MPPT控制技術(shù)方法

MPPT控制技術(shù)方法包括：恒電壓跟蹤法（CVT，Constant Voltage Tracking）、干擾觀察法、電導增量法。

（1）恒電壓跟蹤法

如圖一所示，若忽略溫度效應的影響，則光伏陣列在不同日照強度下的最大功率輸出點a'、b'、c'、d'、e'近似處于某一恒定電壓值U米。假設曲線L為負載特性曲線，a、b、c、d、e的橫縱坐標為相應光照條件下太陽能電池與負載直接匹配的電壓值、電流值。由圖一可知，若太陽能電池與負載直接匹配，太陽能電池的輸出功率較小。

圖一，圖片來源：中國慕課大學《光伏發(fā)電工程技術(shù)》

為使各種光照條件下，太陽能電池的輸出功率與其最大功率點的輸出功率相同，太陽能電池與負載組成的系統(tǒng)（下文簡稱“系統(tǒng)”）的電壓需穩(wěn)定。系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定可通過阻抗變換實現(xiàn)。當系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定于U米附近時，太陽能電池的輸出功率接近最大輸出功率。

CVT具有控制簡單、可靠性高、穩(wěn)定性好、易于實現(xiàn)等優(yōu)點，具有CVT的光伏系統(tǒng)較不具有該功能的光伏系統(tǒng)可多獲得20%的電能。CVT較廣泛應用于獨立太陽能照明系統(tǒng)、小型太陽能草坪燈等光伏發(fā)電系統(tǒng)。CVT不適合應用于四季溫差、晝夜溫差較大的地區(qū)。

（2）干擾觀察法

干擾觀察法的原理為每隔一定的時間調(diào)整太陽能電池的輸出電壓，并觀測之后太陽能電池輸出功率的變化方向，以使系統(tǒng)始終處于最大功率點。具體方式如下：如圖二所示，若調(diào)整后，太陽能電池的輸出功率由A點變?yōu)锽點（P2個>P1個），則電壓可維持于U2個；若調(diào)整后，太陽能電池的輸出功率由B點變?yōu)锳點，則需將電壓由U1個變至U2個。

該方法雖然簡單且易于硬件實現(xiàn)，但其相應速度較慢，適用于日照強度變化較慢的應用場景，不適用于日照強度變化較快的應用場景。

圖二，圖片來源：中國慕課大學《光伏發(fā)電工程技術(shù)》

（3）電導增量法

根據(jù)圖三可知，太陽能電池的最大功率點處的斜率等于零。 因此可通過檢測太陽能電池的瞬時電導（I/U）和電導的變化量（dI/dU）實現(xiàn)最大功率跟蹤。

假設圖三曲線的斜率為dP/dU，若dP/dU>0，則系統(tǒng)運行于最大功率點左側(cè)。 若dP/dU<0，則系統(tǒng)運行于最大功率點右側(cè)。 若dP/dU=0，則系統(tǒng)運行于最大功率點處。

電導增量法通過判斷 I/U+dI/dU（G+dG，G為電導）與零的大小關(guān)系判斷太陽能電池是否工作于最大功率點處。

關(guān)于 I/U+dI/dU可被作為判斷式的推導（個人理解）：

因為P=UI，所以dP/dU=dUI/dU=（UdI+IdU）/dU=UdI/dU+I;

又因為U>0，所以UdI/dU+I與零的大小關(guān)系與dI/dU+I/U相同，即可通過dI/dU+I/U與零的大小關(guān)系判斷dP/dU與零的大小關(guān)系，即dI/dU+I/U可被作為判斷式。

若 I/U+dI/dU>0，則說明系統(tǒng)運行于最大功率點左側(cè)，需增大太陽能電池的輸出電壓。 若 I/U+dI/dU<0，則說明系統(tǒng)運行于最大功率點右側(cè)，需減少太陽能電池的輸出電壓。 若 I/U+dI/dU=0，則系統(tǒng)運行于最大功率點處，需維持太陽能電池的輸出電壓不變。

該控制方法適合日照強度快速變化（大氣條件變化較快）的應用場景，控制精度較高。 但該方法對硬件要求較高，造價較高。

圖三，圖片來源：中國慕課大學《光伏發(fā)電工程技術(shù)》

二、最大功率點跟蹤太陽能型控制器

最大功率點跟蹤太陽能控制器可實時檢測系統(tǒng)的電壓和電流，通過將檢測的電壓與電流相乘得出實時功率值 ，并判斷實時功率值是否為太陽能電池最大輸出功率值。 若太陽能電池不在最大功率點運行，最大功率點跟蹤太陽能控制器將通過調(diào)整輸出電流的占空比（根據(jù)百度百科：占空比是指在一個脈沖循環(huán)內(nèi)，通電時間占總時間的比例），改變充電電流值大小，并再次進行實時采樣，重復上述過程，以保證太陽能電池始終運行在最大功率點上。

審核編輯：湯梓紅